DE4446120A1 - Verfahren und Anordnung zum adaptiven Abschalten der Abgasbremse bei Schaltvorgängen - Google Patents

Verfahren und Anordnung zum adaptiven Abschalten der Abgasbremse bei Schaltvorgängen

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Description

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren von der im Oberbegriff zu Anspruch 1 angegebenen Art sowie auf eine für die Durchführung des Verfahrens vorgesehene Anord­ nung von der im Oberbegriff zu Anspruch 9 angegebenen Art.
Stand der Technik
Beim Heraufschalten auf höhere Gänge, mit kleineren Übersetzungen, bei Getrieben von Kraftfahrzeugen wird die Motordrehzahl gesenkt. Bei halbautomatischen und vollautomatis­ chen Schaltsystemen, vorzugsweise bei mechanischen Schrittgetrieben, erfolgt die Regelung der Motordrehzahl durch Regelung der eingespritzten Kraftstoffmenge, und wenn die Drehzahl beim Heraufschalten gesenkt werden muß, kann während des Schaltvorgangs auch eine Abgasbremse (Motorbremse Staudruckbremse) momentan eingeschaltet werden, um die Motordrehzahl schneller auf einen Wert abzusenken, der synchron mit der Drehzahl des nächsten Gangs ist.
In US,A,4787044 ist eine Lösung beschrieben, bei der die Abgasbremse während eines Heraufschaltvorgangs eingeschaltet wird, um die Motordrehzahl schneller auf die mit dem nächsten Gang synchrone Drehzahl abzusenken. Diese Lösung bezieht sich jedoch auf eine Anordnung mit automatisierter Kupplungsfunktion, die den Kraftfluß zwischen Motor und Getriebe unterbricht, wonach die Kraftstoffregulierung und das Einschalten der Abgasbremse während des Heraufschaltens stattfinden, um die Motordrehzahl schnell auf die mit dem nächsten Gang synchrone Drehzahl abzusenken. Durch das Auskuppeln wird die Einregelung der synchronen Drehzahl weniger kritisch, da die Kupplung die noch bestehenden Drehzah­ lunterschiede durch den Reibungsschlupf beim Einkuppeln ausgleichen kann. Bei dieser Lösung kann jedes Heraufschalten mit einem Einschalten der Abgasbremse erfolgen, die nur grob die erforderliche Synchrondrehzahl erbringt, wonach eventuelle, nach der Abgasbrems­ regulierung noch vorhandene Drehzahlunterschiede durch die Kraftstoffregulierung und/oder den Reibungsschlupf in der Kupplung beim Einkuppeln ausgeglichen werden.
Zweck der Erfindung
Ein Zweck der Erfindung besteht darin, bei einer automatisierten Schaltung in Kraftfahrzeu­ gen mit mechanischen Schrittgetrieben einen erhöhten Schaltkomfort bei minimaler Geräus­ cherzeugung zu erhalten.
Ein anderer Zweck der Erfindung besteht darin, schnellere Schaltvorgänge zu erhalten, indem der nächst höhere Gang durch das schnellere Erreichen der synchronen Drehzahl und zu einem vorgegebenen Zeitpunkt während des Schaltverlaufes früh eingelegt werden kann.
Ein zusätzlicher Zweck der Erfindung besteht darin, zuverlässigere Schaltvorgänge zu erhalten, indem das Einlegen der Gänge nicht aufgrund übermäßiger Drehzahlunterschiede und dadurch bedingter positiver oder negativer Momente im Getriebe behindert wird.
Diese Zwecke erfüllt die Erfindung verfahrensbezogen durch die im Kennzeichen von Anspruch 1 und anordnungsbezogen durch die im Kennzeichen von Anspruch 9 angegebenen Merkmale.
Ein Zweck einer weiterentwickelten Ausführungsform der Erfindung besteht darin, ein individuelles Anpassen des Einschaltens der Abgasbremse an jede einzelne Motor-Getriebe- Kombination zu erhalten, wobei dieses Anpassen sowohl während des kontinuierlichen Betriebes als auch nach dem Ingangsetzen des Fahrzeugs stattfinden kann. Diesen Zweck erfüllt die Erfindung verfahrensbezogen durch die im Kennzeichen von Anspruch 2 angege­ benen Merkmale.
Ein weiterer Zweck einer weiterentwickelten Ausführungsform der Erfindung besteht darin, für das Einschalten der Abgasbremse während des Hochschaltens keine Rückkopplung der Stellung der Abgasbremsklappe durch einen Klappenstellungsgeber o. dgl. ausnutzen zu müssen. Diesen Zweck erfüllt die Erfindung verfahrensbezogen durch die im Kennzeichen von Anspruch 3 angegebenen Merkmale.
Ein anderer Zweck einer weiterentwickelten Ausführungsform der Erfindung besteht darin, einen optimalen Verlauf beim Einschwingen der Motordrehzahl auf die synchrone Drehzahl zu erhalten. Diesen Zweck erfüllt die Erfindung verfahrensbezogen durch die im Kennzei­ chen von Anspruch 4 angegebenen Merkmale, und in den Kennzeichen der Ansprüche 5 und 6 sind die vorteilhaftesten Bedingungen für einen solchen Einschwingverlauf naher erläutert.
Weitere, die Erfindung kennzeichnende Merkmale gehen aus den Unteransprüchen sowie aus nachstehender Beschreibung eines Ausführungsbeispiels hervor. Die Beschreibung nimmt Bezug auf die folgenden Figuren.
Verzeichnis der Figuren
Fig. 1 zeigt den grundlegenden Aufbau eines Schaltsystems für mechanische Schrittgetriebe.
Fig. 2 zeigt in Form eines Ablaufschemas, wie das Steuergerät adaptiv den Zeitpunkt des Abschaltens der Abgasbremse beim Heraufschalten optimiert.
Fig. 3 zeigt in Form eines Sequenzdiagramms, wie das Einschalten der Abgasbremse zu einem optimalen Einschwingen der Motordrehzahl auf die synchrone Drehzahl für den nächsthöheren Gang führt.
Fig. 4 zeigt in Form eines Sequenzdiagramms, wie eine übermäßig lange Einschaltdauer der Abgasbremse während des Heraufschaltens zu einem Absinken der Motordrehzahl erheblich unter die synchrone Drehzahl für den nächsten Gang und dadurch zu Problemen beim Einlegen des Gangs führt.
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
Fig. 1 zeigt ein Schaltsystem für Überwachung und Steuerung einer computergesteuerten Schaltung von mechanischen Getrieben in Kraftfahrzeugen. Zum Antrieb des Fahrzeugs dient ein Verbrennungsmotor 40, vorzugsweise ein Dieselmotor, dessen Antriebsleistung über eine vom Fahrer zu betätigende Kupplung 41, ein mechanisches Schrittgetriebe 42 und eine Gelenkwelle 43 auf die Antriebsräder 44 des Fahrzeugs übertragen wird. Das Getriebe 43 weist vorzugsweise einen integrierten Retarder 48 auf, der den Antriebsstrang mit einer regelbaren Bremskraft beaufschlagen kann, was dem Zweck dient, ohne Benutzen der normalen Betriebsbremse des Fahrzeugs eine hohe Bremswirkung beim Fahrzeug zu erzeugen. Das im Ausführungsbeispiel vorgesehene Schaltsystem umfaßt ein manuell betätigtes Kupplungsservogerät für Start und Stopp, hat jedoch kein automatisches Kup­ plungsservogerät, aber die Erfindung kann auch bei Systemen mit automatisierter Kupplung zur Anwendung kommen. Das Schaltsvstem bewirkt die Schaltvorgänge durch Regelung der Motordrehzahl und des Motordrehmoments beim Schaltvorgang sowie Betätigung des Servogeräts 37, das den eingelegten Gang auslegt und den nächsten Gang einlegt, ohne die Kupplung 41 auszukuppeln. Dies stellt hohe Anforderungen an die Motorregelung (das Motormanagement) und an die Drehzahlinformation, die das System benötigt, damit die Motorregelung ein momentfreies Auslegen eines Gangs ermöglichen kann und damit nur durch die Motorregelung schnell eine Synchrondrehzahl für den nächsten Gang erhalten wird, der mit kürzest möglicher Momentunterbrechung im mechanischen Schrittgetriebe eingelegt werden soll.
Mechanische Schrittgetriebe, vorzugsweise mit oder ohne konventionelle Synchronisierein­ richtungen im Getriebe, sind in vieler Hinsicht eine entschieden vorteilhaftere Wahl als konventionelle hydraulische und ohne Momentunterbrechung schaltende Automatikgetriebe oder als mechanische Getriebe mit komplizierten Doppelkupplungen, die Schaltvorgänge ohne Momentunterbrechung ermöglichen sollen. Dies gilt vor allem in bezug auf die Betriebswirtschaftlichkeit, die Wartungskosten und die Anschaffungskosten. Wenn das Schrittgetriebe außerdem mit konventionellen Synchronisiereinrichtungen ausgestattet ist, wird auch eine erhöhte Betriebssicherheit erhalten, da ein manueller Schaltvorgang oder ein halbautomatischer Schaltvorgang, d. h. ein servogestütztes Auslegen und Einlegen von Gängen infolge eines fußbetätigten Auskuppelns unter Beibehaltung eines hohen Schaltkom­ forts stattfinden kann, falls die automatisierte Schaltfunktion aufgrund eines Systemfehlers ausgefallen sein sollte.
Das Schaltsystem umfaßt ein Steuergerät 12 mit Mikroprozessor, das über verschiedene Signalleitungen 36 mit den Steuergeräten 23 für das Kraftstoffsystem, 22 für das Retarder­ system und 24 für das Betriebsbremssystem verbunden ist. Die Signalleitungen übertragen verschiedene Signale an das Steuergerät 12 entsprechend den durch Pfeile dargestellten Signalen 1-11,13-19,21 und 59 in Fig. 1.
Das Steuergerät 12 empfängt folgende Eingangssignale:
  • - Signal 1 von Bremsprogrammschalter 27, der für Fußbetätigung durch den Fahrer angeord­ net ist. Der Bremsprogrammschalter beeinflußt die Retarderfunktion über das Steuergerät und außerdem, bei seiner Betätigung, die Schaltpunkte des Schaltsystems.
  • - Signal 2 vom Kupplungspedalschalter 30, der die Stellung des Kupplungspedals 28 erkennt.
  • - Signal 3 vom Fußbremspedal des Fahrzeugs als Information über die Stellung des Bremspe­ dals.
  • - Signal 4 vom Fahrtschreiber des Fahrzeugs, mit Sekundärinformation über die Geschwin­ digkeit des Fahrzeugs oder die Drehzahl der Gelenkwelle.
  • - Signal 5 vom Fahrpedal des Fahrzeugs als Information über die momentane Stellung des Fahrpedals.
  • - Signal 7 vom Abgasbremsschalter 45, der im Armaturenbrett 32 angeordnet ist.
  • - Signal 8 vom Schalthebel 25 als Information über die vom Fahrer gewählte Betriebsart beim Schaltsystem, und zwar entweder Automatikbetrieb A, Neutralstellung N, manueller Betrieb M oder Rückwärtsfahrt R, sowie über etwaige vom Fahrer vorgenommene Korrektu­ ren des automatisch gewählten Gangs bei Automatik-Betriebsart A oder neuen Gangwahlen in einer der manuellen Betriebsarten N, M, R.
  • - Signal 9 vom Fahrprograrnm-Wähler 26, mit dem der Fahrer z. B. das Ökonomieprogramm E (Economy) für wirtschaftlichsten Betrieb und sanfte Schaltvorgänge wählen kann oder das Bergfahrt-Programm H (Hill), dessen Schaltpunkte so festgelegt sind, daß die maximale Zugkraft erhalten wird und schnelle Schaltvorgänge den Vorrang vor Komfort und Geräus­ cherzeugung haben.
  • - Signal 11 vom Diagnoseschalter 35, mit dem ein im Programm des Steuergeräts integriertes Testprograrnm für Wartungszwecke oder zur Fehlerortung mittels im Info-Feld 33 des Armaturenbretts 32 angezeigter Fehlerrneldungen aktiviert werden kann.
  • - Signal 21 vom Retarder-Steuergerät 21, das die Schaltpunkte für die Aktivierungsdauer des Signals modifiziert, um hierdurch eine gesteigerte Motorbremswirkung sowie einen erhöhten Kühlflüssigkeitsdurchsatz zu erhalten.
  • - Signal 19 von einem ausgangsseitig am Getriebe 42 und vorzugsweise auf der Gelenkwelle 43 angeordneten Drehzahlgeber 46.
  • - Signal 18 von Quittierschaltern im Getriebe 42 als Information über den eingelegten Gang.
  • - Signal 16 von einem eingangsseitig am Getriebe 42 und vorzugsweise an der Kurbelwelle oder dem Schwungrad des Motors 40 angeordneten Drehzahlgeber 47.
  • - Signal 59 vom Temperaturgeber 49 als Information über die Temperatur der Kühlflüssig­ keit nach Verlassen des Retarders 48.
Das Steuergerät 12 steuert verschiedene Servogeräte oder bewirkt Anzeigen in Info-Feldern im Armaturenbrett 32 über folgende Ausgangssignale:
  • - Signal 6 an Info-Feld 33 im Armaturenbrett 32 zur Anzeige von Betriebsart (A-N-M-R) beim Schaltsystem gegenwärtigem Gang, nächstem Gang, Fahrprogramm (E-H) sowie etwaiger Fehlercodes, Warnungen und Mitteilungen an den Fahrer.
  • - Signal 17 an verschiedene Magnetventile im Getriebe 42 zur Aktivierung von Servogeräten 37, so daß diese Schaltorgane zum Aus- bzw. Einlegen von Gängen betätigen.
  • - Signal 15 an Abgasbremse 58, die im Abgassystem des Motors angeordnet ist, so daß die Abgasbremse, zusätzlich zu ihrer Funktion als Zusatzbremse, zum schnellen Absenken der Motordrehzahl auf eine Synchrondrehzahl vor allem beim Heraufschalten in einen Gang mit kleinerem Übersetzungsverhältnis aktiviert werden kann.
Das Steuergerät 12 kommuniziert außerdem im Dialogbetrieb, d. h. es sendet Ausgangssigna­ le an und erhält Eingangssignale von verschiedenen Steuergeräten über folgende Kommuni­ kationsleitungen:
  • - Kommunikationsleitung 10 an Diagnosebuchse 34, an die eine Diagnoseausrüstung angeschlossen werden kann, die eine Abfrage von Fehlercodes aus dem Steuergerät 12 sowie eine Funktionsprüfung des Steuergerät-Programms durchführen kann.
  • - Kommunikationsleitung 13 an Steuergerät 24 für Antiblockiersystem (ABS) und Antri­ ebsschlupfregelung (ASR) der Bremsanlage, wodurch das Steuergerät 24 u. a. Schaltvor­ gänge bei aktivierter ASR verhindern kann.
  • - Kommunikationsleitung 14 an Steuergerät 23 des Kraftstoffsystems; dieses Steuergerät 23 regelt über Kommunikationsleitung 20 die Kraftstoffzufuhr zu den Einspritzventilen des Verbrennungsmotors.
Vorstehend beschriebenes System gestattet bei A-Stellung des Schalthebels einen automatis­ chen Ablauf der Schaltvorgänge abhängig von detektierten Motorparametern wie Geschwin­ digkeit des Fahrzeugs, Motorbelastung und -drehzahl, der Ableitung von einem dieser oder einer Kombination von Fahrzeuggeschwindigkeit-Fahrpedalstellung-Motordrehzahl, gegebenenfalls voll niedergedrücktem Fahrpedal (sog. Kick-down-Stellung) sowie, ob ein Bremsvorgang statt findet. Der Schaltvorgang erfolgt automatisch so, daß der optimale Kraftstoffverbrauch und die optimale Leistung erhalten werden.
Das Retarder-Steuergerät 22 umfaßt einen Handhebel 61, der vorzugsweise im Armaturen­ brett 32 angeordnet ist. Der Hebel hat sechs Einstellagen mit den Bezeichnungen 0 bis V. 0 ist die Ausgangsstellung, d. h. der Retarder 48 ist abgeschaltet. Die Stellungen I-II-III-IV-V entsprechen einer progressiven Erhöhung der Retarderbremsleistung mit folgenden Brems­ momenten: Stellung I - 500 Nm, II - 1000 Nm, III - 1500 Nm, IV - 2000 Nm und V - maximale Retarderbremsleistung von ca. 3000 Nm. Mit Stellung V für maximale Retarderb­ remsleistung wird zweckmäßigerweise auch ein Einschalten der Abgasbremse (EB) 58 des Fahrzeugs verbunden, die die auf die Antriebsräder des Fahrzeugs wirkende Bremsleistung noch zusätzlich verstärkt. Die Stellungen 0-V sind stabil, so daß der Hebel nach dem Loslassen in der jeweils gewählten Stellung verbleibt. Die Retarderfunktion wird jedoch immer abgeschaltet, sobald der Fahrer das Fahrpedal 31 des Fahrzeugs betätigt, aber die Bremswirkung des Retarders wird automatisch zugeschaltet, wenn das Fahrpedal losgelassen wird und der Hebel sich gleichzeitig in einer der Stellungen I-V befindet. Die Retarderfunk­ tion kann auch, abhängig von der Betätigung des Bremspedals oder eines Schieberschalters 63 am Hebel 61 zur Konstanthaltung der Geschwindigkeit (Geschwindigkeitsregelung) eingeschaltet werden. Die Bremsleistung des Retarders wird dann automatisch so eingere­ gelt, daß eine Beibehaltung der Fahrzeuggeschwindigkeit angestrebt wird, indem die Bremsleistung bei Anstieg der Fahrzeuggeschwindigkeit progressiv erhöht wird. Bei entsprechender Stellung der Taste 62 kann diese Funktion zur Konstanthaltung der Gesch­ windigkeit automatisch wirksam werden, sobald das Bremspedal 29 betätigt wird, und dann solange wirksam bleiben, wie das Fahrpedal danach nicht betätigt wird.
Die Erfindung eignet sich vorteilhaft für automatische Schaltvorgänge bei mechanischen Schrittgetrieben, bei denen die Schaltvorgänge ohne Auskuppeln der Kupplung 41 ablaufen. Die Erfindung kann auch bei Schaltvorgängen bei hydraulischen Automatikgetrieben angewendet werden, wobei jedoch die zu erzielenden Vorteile nicht gleichermaßen hervor­ treten, da das Schalten in der Hauptsache ohne Momentunterbrechung erfolgt und ein gewisser Schlupf im Schaltaugenblick vom Getriebe aufgenommen wird, wobei dieser Schlupf die eventuell zwischen dem vorhergehenden und dem nächsthöheren, neuen Gang vorliegenden Drehzahlunterschiede ausgleicht.
Die Erfindung wird ausführlicher unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben, die in Form eines Ablaufschemas eine adaptive Kontrollroutine zur Einstellung des Abschaltzeitpunktes der Abgasbremse bei Heraufschaltvorgängen zeigt. Diese Kontrollroutine ist im Mikropro­ zessor des Steuergeräts 12 gespeichert. Die Beschreibung des Ablaufschemas nimmt Bezug auf die Sequenzdiagramme in Fig. 3 und 4, wobei die jeweilige Figur die Motordrehzahl ERPM und den Betriebszustand der Abgasbremse EB STATUS sowie die Kraftstoffregulie­ rung FUEL während eines Schaltvorgangs zeigen.
Im Frageschritt 90 wird detektiert, ob vom Steuergerät 12 ein Heraufschalten (upshift) mit aktivierter Abgasbremse (EB = Exhaust Brake) befohlen ist, und gleichzeitig wird ein Kontrollparameter Maxdip nullgestellt. Maxdip ist ein Parameter, dem bei jedem Heraufs­ chaltvorgang mit aktivierter Abgasbremse ein neuer Wert in Abhängigkeit davon, um wieviel die regulierte Motordrehzahl die synchrone Drehzahl des nächsten Gangs unterschreitet, zugeordnet wird. Solange die Antwort negativ (N = No) ist, d. h. kein Befehl zum Heraufs­ Schalten mit aktivierter Abgasbremse liegt vor, werden keine weiteren Schritte aktiviert.
Wenn ein Befehl zum Heraufschalten mit aktivierter Abgasbremse vorliegt, im Zeitpunkt t₁ in Fig. 3 und 4, und die Antwort bei Frageschritt 90 positiv (Y = Yes) ist, geht die Kontroll­ routine zu Frageschritt 91, wo detektiert wird, ob der Schaltvorgang abgeschlossen ist. Solange der Schaltvorgang andauert, werden die Schritte 92-94 aktiviert, in denen der Kontrollparameter Maxdip aktiviert werden kann.
In Schritt 92 wird die Drehzahldifferenz Dip als für den nächsten Gang synchrone Motord­ rehzahl n₁ abzüglich der tatsächlichen Motordrehzahl n₂ berechnet. Wenn die tatsächliche Motordrehzahl n₂ z. B. 1800/min für den eingelegten Gang und die für den nächsten Gang synchrone Motordrehzahl n₁ ca. 1500/min beträgt, wird der Parameter Dip in der Initialpha­ se des Heraufschaltvorgangs negativ sein, während die Motordrehzahl gesenkt wird und noch höher ist als die für den nächsten Gang synchrone Motordrehzahl.
In Frageschritt 93 wird kontrolliert, ob die tatsächliche Drehzahldifferenz Dip den durch die Nullstellung in Schritt 90 bei Beginn des Heraufschaltvorgangs mit 0 angesetzten Vorgabe­ wert für Maxdip übersteigt. Solange Dip negativ ist, unterbleibt die Aktualisierung von Maxdip, so daß Maxdip entweder den vorgegebenen 0-Wert oder einen von vorhergehenden Heraufschaltvorgängen zugeordneten Wert behält, und es erfolgt eine Rückkehr zu Schritt 91.
Die Schritte 91-92-93 werden während des Schaltvorgangs kontinuierlich durchlaufen, und sobald die Motordrehzahl n₂ die für den nächsten Gang synchrone Motordrehzahl unters­ teigt, wird Dip positiv werden, und wenn Dip den Wert von Maxdip überschreitet, geht die Kontrollroutine weiter zu Schritt 94, in dem Maxdip aktualisiert wird. Solange die Motord­ rehzahl sinkt und der Schaltvorgang nicht abgeschlossen ist sowie Dip zunimmt und auf einen Wert über dem zuletzt gespeicherten Kontrollparameter Maxdip ansteigt, werden die Schritte 91-92-93-94 durchlaufen und dem Kontrollparameter Maxdip der maximale Drehzahleinbruch unter die für den nächsten Gang synchrone Motordrehzahl n₁ zugeordnet.
Wenn der Schaltvorgang abgeschlossen ist, was zweckmäßigerweise durch Schalt-Quittiers­ chalter im Getriebe detektiert werden kann, verläßt die Kontrollroutine den Schritt 91 und geht zu Frageschritt 95, wo verglichen wird, ob der Kontrollparameter Maxdip einen oberen zulässigen Schwellenwert Xmax übersteigt. Der Schwellenwert Xmax ist zweckmäßigerwei­ se eine vorgegebene konstante Drehzahldifferenz, die unabhängig vom Schaltschritt und von der Größe des Schaltschrittes Gültigkeit hat. Als Schwellenwert Xmax wird zweckmäßiger­ weise eine Drehzahldifferenz festgelegt, die keine Störungen in bezug auf den Schaltkomfort verursacht. Ein Schwellenwert Xmax von rund 50/min ist zweckmäßig, da Drehzahldifferen­ zen von unter 50/min keine wesentlichen Schwierigkeiten beim Einlegen des nächsten Gangs verursachen, während bei Drehzahldifferenzen von über 50/min Schwierigkeiten auftreten können. Für den Schwellenwert Xmax können bei verschiedenen Typen von Getrieben andere Drehzahldifferenzen festgelegt werden, und der jeweils geeignete Schwellenwert wird zweckmäßigerweise durch Versuche mit dem zutreffenden Getriebetyp ermittelt.
Wenn der Kontrollparameter Maxdip den oberen zulässigen Schwellenwert Xmax übersteigt, geht die Kontrollroutine zu Schritt 98, wo eine Korrektur des Abschaltpunktes der Abgas­ bremse in Form einer Vorverlegung des Abschaltpunktes statt findet.
Wenn in Frageschritt 95 der Kontrollparameter Maxdip den oberen zulässigen Schwellen­ wert Xmax untersteigt, geht die Kontrollroutine zu Frageschritt 96, wo verglichen wird, ob der Kontrollparameter Maxdip einen unteren zulässigen Schwellenwert Xmin untersteigt. Der Schwellenwert Xmin ist zweckmäßigerweise eine vorgegebene konstante Drehzahldiffe­ renz, die unabhängig vom Schaltschritt und von der Größe des Schaltschrittes Gültigkeit hat. Als Schwellenwert Xmin wird zweckmäßigerweise eine geringere Drehzahldifferenz festgelegt, die trotzdem einen bestimmten Abfall der Motordrehzahl und die für den nächsten Gang synchrone Drehzahl n₁ ergibt. Ein Schwellenwert Xmin der Drehzahldifferenz von 5- 20/min und vorzugsweise eine Drehzahldifferenz von 15/min ist zweckmäßig, da hierbei ein begrenzter, aber sicherer Momentwechsel im Getriebe erhalten wird. Ein optimaler Einsch­ wingverlauf der Motordrehzahl findet statt, wenn die Motordrehzahl auf zumindest eine vorgegebene niedrigere Drehzahl unter der für den nächsten Gang synchronen Drehzahl n₁ reduziert wird, wodurch im Getriebe ein Momentwechsel von einem positiven antreibenden Moment auf ein begrenztes negatives Moment erfolgt, was für das Einlegen des nächsten Gangs vorteilhaft ist. Für den Schwellenwert Xmin können bei verschiedenen Typen von Getrieben andere Drehzahldifferenzen festgelegt werden, und der jeweils geeignete Schwel­ lenwert wird zweckmäßigerweise durch Versuche mit dem zutreffenden Getriebetyp ermittelt.
Wenn der Kontrollparameter Maxdip den unteren zulässigen Schwellenwert Xmin unters­ teigt, geht die Kontrollroutine zu Schritt 97, wo eine Korrektur des Abschaltpunktes der Abgasbremse in Form einer Späterlegung des Abschaltpunktes stattfindet. Diese Korrektur erfolgt auch, wenn die Motordrehzahl nicht unter die für den nächsten Gang synchrone Drehzahl n₁ abgesunken ist, da Dip die ganze Zeit hindurch negativ gewesen war und der Kontrollparameter Maxdip seinen in Schritt 90 zugeordneten Nullwert behalten hat, Xmin untersteigt, wenn Xmin auf 15/min festgelegt ist.
Wenn feststeht, daß der Kontrollparameter Maxdip nach Durchgang der Schritte 96 und 97 in dem von Xmin und Xmax abgegrenzten Intervall und vorzugsweise im Intervall 15-50/min liegt, hat ein optimaler Einschwingverlauf der Motordrehzahl stattgefunden, und die Kontrollroutine kehrt ohne Korrektur des Abschaltpunktes der Abgasbremse zu Schritt 90 zurück.
Der Abschaltpunkt EBoff der Abgasbremse, der als die relativ zur für den nächsten Gang synchronen Drehzahl n₁ erhaltene Drehzahldifferenz festgelegt ist, errechnet sich normaler­ weise als eine Funktion von tatsächlicher Motordrehzahl n₂, synchroner Motordrehzahl n₁, Drehzahlfehler e, e = n₂-n₁, Zeitableitung (de/dt) des Drehzahlfehlers, Beschleunigung des Fahrzeugs (a) und der Abgasbrems-Einschaltdauer (EBt) gemäß folgender Formel: EBoff = f (n₁, n₂, e, a, EBt). EBoff wird höher oder steigt mit höherem Wert bei de/dt, längerer EBt und höherem Wert bei (a). Eine Erhöhung von EBoff führt somit zu einem früheren Abschalten der Abgasbremse. Bei steilerer Ableitungskurve de/dt steigt EBoff. Wenn e = n₂ -n₁, entspricht dies einer höheren negativen Ableitung. Die Größenordnung von EBoff liegt im Intervall 60-350/min über der für den nächsten Gang synchronen Drehzahl n₁. Demzu­ folge wird die Abgasbremse abgeschaltet, wenn die Drehzahl auf einen Wert von 60- 350/min über der für den nächsten Gang synchronen Drehzahl n₁ gesunken ist.
Der Abschaltpunkt EBoff wird danach um den in Schritt 97 oder 98 der obigen Kontrollrou­ tine erhaltenen Versatzwert EBAoff in Abhängigkeit von zu geringem oder zu hohem Abfall der Motordrehzahl relativ der synchronen Drehzahl n₁ korrigiert. EBAoff wird in einem nicht-flüchtigen Speicher 57 des Steuergeräts 12 gespeichert, dessen Inhalt auch nach Abschalten der Spannung erhalten bleibt. Dadurch wird EBAoff jedem Typ von Abgasbrem­ se, dem jeweiligen Verschleißzustand, etwaiger Undichtheit im Betätigungszylinder der Abgasbremse, Schwergängigkeit usw. angepaßt und kann bei jedem Heraufschalten und auch beim ersten Heraufschalten nach erneutem Ingangsetzen des Fahrzeugs benutzt werden. Eine Rückkopplung der Stellung der Abgasbremsklappe ist nicht erforderlich, da im Schaltsystem aktive Drehzahlgeber zur Überwachung der motorbremsenden Funktion der Abgasbremse benutzt werden.
Beim fabrikneuen Fahrzeug ist EBAoff auf den Wert 0 gesetzt, der sich danach abhängig von Fahrern und Systemalterung auf- und abwärts verändert. Um den Wert von EBAoff in einem angemessenen Bereich zu halten, können für den Wert eine obere und eine Grenze von vorzugsweise 300/min bzw. -100/min festgelegt werden.
Falls der Kontrollparameter Maxdip den oberen zulässigen Schwellenwert Xmax überschrit­ ten hatte, erfolgt in Schritt 98 eine Korrektur des Abschaltpunktes der Abgasbremse zur Vorverlegung des Abschaltens, d. h. einem Anheben des Wertes von EBAoff·EBAoff wird auf einen neuen Wert gesetzt, der anhand des vorhergehenden Wertes von EBAoff, der 0 bei fabrikneuem Fahrzeug ist, zuzüglich eines Korrekturfaktors EBAoffADJinc bestimmt wird.
Falls der Kontrollparameter Maxdip den unteren zulässigen Schwellenwert Xmin unterschrit­ ten hatte, erfolgt in Schritt 97 eine Korrektur des Abschaltpunktes der Abgasbremse zur Späterlegung des Abschaltens, d. h. einem Senken des Wertes von EBAoff·EBAoff wird auf einen neuen Wert gesetzt, der anhand des vorhergehenden Wertes von EBAoff, der 0 bei fabrikneuem Fahrzeug ist, abzüglich eines Korrekturfaktors EBAoffADJdec bestimmt wird.
Der Abschaltpunkt EBoff wird danach mit dem adaptiven Terminus EBAoff auf solche Weise korrigiert, daß EBoff = f(n₁, n₂, e, a, EBt) + EBAoffff.
EBAoffADJinc und EBAoffADJdec sind vorzugsweise vorgegebene konstante Schritte von beispielsweise einigen Zehn Umdrehungen/min. Sollten schnellere Korrekturen erforderlich sein, wird ein größerer Schritt gewählt, wobei jedoch kleinere Schritte insofern vorteilhaft sein können, als keine größeren Veränderungen des Abschaltpunktes stattfinden, falls z. B. ein einziger extremer und nicht regelmäßig wiederkehrender Schaltvorgang detektiert werden sollte.
In Fig. 4 ist ein Heraufschaltvorgang dargestellt, bei dem eine nicht optimale Einschwingung der Motordrehzahl auf die für den nächsten Gang synchrone Motordrehzahl stattfindet. In Fig. 4 werden die gleichen Bezugszeichen wie für die entsprechenden Ereignisse in Fig. 3 benutzt. Im Zeitpunkt t₁ hat der Motor eine Drehzahl ERPM, die auf dem Niveau n₂ liegt, und in diesem Zeitpunkt fordert das Steuergerät ein Heraufschalten an. Als erste Maßnahme werden die Kraftstoffeinspritzmenge FUEL, gestrichelte Kennlinie im unteren Teil der Figur, auf 0 abgeregelt und der Gang ausgelegt, wonach die Abgasbremse EB aktiviert wird, EBon. Der Betriebszustand der Abgasbremse wird im unteren Teil der Figur mit durchgezogener Linie entweder als hoher Signalpegel, entsprechend eingeschalteter Abgasbremse, oder als niedriger Signalpegel, entsprechend abgeschalteter Abgasbremse, dargestellt. Durch diese Maßnahmen wird die Motordrehzahl n₂ schnell auf die für den nächsten Gang synchrone Motordrehzahl n₁ gesenkt.
Da der Motor einer Retardation ausgesetzt worden ist, muß das Abschalten der Abgasbrem­ se EBoff zu einem Zeitpunkt t₂ erfolgen, der rechtzeitig vor dem Absenken der Motordreh­ zahl auf die synchrone Motordrehzahl n₁ eintrifft. Wenn die Abgasbremse übermäßig lange Zeit EBt eingeschaltet ist, führt die Trägheit des Retardationsmoments mit sich, daß die Motordrehzahl auch nach Abschalten der Abgasbremse erheblich unter die synchrone Motordrehzahl n₁ absinkt. Die Motordrehzahl n₂ wird dann unter die synchrone Motordreh­ zahl n₁ absinken, wodurch eine bedeutende Drehzahldifferenz entsteht. Wenn diese Dreh­ zahldifferenz Maxdip einen zu hohen Wert annimmt, ergeben sich Schwierigkeiten beim Einlegen des nächsten Gangs, was das Einlegen des nächsthöheren Gangs nach dem Zeitpunkt t₃ erschwert, verzögert oder schlimmstenfalls blockiert. Diese Schwierigkeiten machen sich am meisten bemerkbar bei Beschleunigungsvorgängen schwerer Nutzfahrzeuge an Steilstrecken, wobei das Fahrzeug, wenn der Heraufschaltvorgang verzögert wird, während des Schaltvorgangs soviel an Geschwindigkeit verliert, daß ein Heraufschaltbedarf nicht mehr vorliegt. Beim Anfahren von Steilstrecken kann ein verfrühtes Abschalten der Abgasbremse darin resultieren, daß die Motordrehzahl die synchrone Motordrehzahl nicht einholen kann, die aufgrund der Retardation des Fahrzeugs fortlaufend sinkt. Auch dies führt zu einem verpaßten Schaltvorgang. Dann besteht große Gefahr, daß das System den Heraufschaltvorgang verliert und versucht, den vorhergehenden Gang erneut einzulegen. Auf flachen Fahrbahnen führt das verspätete Abschalten der Abgasbremse in erster Linie zu Komforteinbußen (Rucken, Geräuscherzeugung).
Fig. 3 zeigt eine optimale Regelung der Abgasbremse, wobei das Abschalten der Abgasbrem­ se im Zeitpunkt t2 so erfolgt, daß aufgrund der Trägheit des Retardationsmoments die Motordrehzahl soeben auf ein Niveau geringfügig unter der synchronen Motordrehzahl n₁ absinken kann.
Durch die beschriebene Erfindung erfolgt eine adaptive Regelung des Abschaltpunktes der Abgasbremse für anschließende Heraufschaltvorgänge, so daß Maxdip abhängig vom Einschwingverlauf der Motordrehzahl nach dem vorhergehenden Heraufschaltvorgang innerhalb der vorgegebenen optimalen Grenzen unter der synchronen Motordrehzahl n₁ beibehalten wird.
Die Erfindung kann im Rahrnen der selbständigen Ansprüche in zusätzlichen Weiterentwic­ klungen modifiziert werden. EBAoffADJinc und EBAoffADJdec können wahlweise Schritte sein, die proportional der Über- oder Unterschreitung des durch Xmax bzw. Xmin vorgege­ benes Absenken der Motordrehzahl sind. Dies ergibt bessere Eingangssignale, d. h. Drehzahl­ signale, zur Korrektur des Abschaltpunktes.
Eine weitere Wahlmöglichkeit besteht darin, EBoff oder EBAoff einer Temperaturabhängig­ keit zu unterziehen, so daß unterschiedliche Abschaltpunkte für die Abgasbremse beim kalten und warmen System erhalten werden.
Bezugszeichenliste
1 Signal von Bremsprogramm-Schalter
2 Signal von Kupplungspedalschalter
3 Signal von Betriebsbremspedal
4 Signal von Fahrtschreiber
5 Signal von Fahrpedal
6 Signal an Armaturenbrett-Informationsfeld
7 Signal von Abgasbrems-Schalter (EB)
8 Signal von Schalthebel
9 Signal von Fahrprograrnm-Wähier
10 Kommunikation mit Diagnosebuchse
11 Signal von Diagnoseschalter
12 µP-Steuergerät
13 Kommunikation mit ABS/ASR
14 Kommunikation mit EDC
15 Signal an Abgasbremse (EB)
16 Signal von Motordrehzahlgeber
17 Signal an Getriebe-Magnetventile
18 Signal von Getriebe-Quittierschaltern
19 Signal von Gelenkwelle-Drehzahlgeber
20 Kommunikation mit EDC-Motorsteuerung
21 Signal von Retarder
22 Retarder-Steuergerät
23 EDC-Steuergerät
24 ABS/ASR-Steuergerät
25 Schalthebel
26 Fahrprogramm-Wähler
27 Bremsprograrnm-Schalter
28 Kupplungspedal
29 Bremspedal
30 Kupplungspedalschalter
31 Fahrpedal
32 Armaturenbrett
33 Armaturenbrett-Informationsfeld
34 Diagnosebuchse
35 Diagnoseschalter
36 Kommunikationsleitung
37 Servogerät
40 Verbrennungsmotor
41 Kupplung
42 Schrittgetriebe
43 Antriebsstrang
44 Antriebsräder
45 Abgasbrems-Schalter (EB)
46 Drehzahlgeber, Abtriebswelle
47 Drehzahlgeber, Motor
48 Retarder
49 Retarderkühlflüssigkeit-Temperaturgeber
57 Nicht-flüchtiger Speicher
58 Abgasbremse (EB)
59 Signal von Retarderkühlflüssigkeit-Temperaturgeber
61 Retarder-Handhebel
62 Retarder-Automatik-Taste
63 Geschwindigkeitsregler-Schieberschalter
90 Frageschritt
91 Frageschritt
92 Berechnungsschritt
93 Frageschritt
94 Aktualisierungsschritt
95 Frageschritt
96 Frageschritt
97 Korrekturschritt
98 Korrekturschritt.

Claims (10)

1. Verfahren für automatische, computergestützte Schaltsysteme für mechanische Schrittge­ triebe in Kraftfahrzeugen, bei dem in Verbindung mit dem Heraufschalten eine Abgasbremse zum schnellen Absenken der Motordrehzahl auf eine für den nächsten Gang synchrone Motordrehzahl eingeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasbremse eingeschaltet wird, nachdem der vorher eingelegte Gang ausgelegt ist, und abgeschaltet wird, bevor die für den nächsten höheren Gang synchrone Drehzahl erreicht ist, wobei dieses Abschalten adaptiv in Abhängigkeit von der durch das Einschalten der Abgasbremse erhaltenen Motordrehzahl zum Zeitpunkt für das Einlegen des nächsten Gangs auf die Weise erfolgt, daß, wenn diese Motordrehzahl die für den nächsten Gang synchrone Drehzahl wesentlich unterschreitet, das Abschalten der Abgasbremse für den nächsten Heraufs­ chaltvorgang vorverlegt wird, und, wenn die Motordrehzahl nicht die für den nächsten Gang synchrone Drehzahl unterschreitet, das Abschalten der Abgasbremse für den nächsten Heraufschaltvorgang spätergelegt wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Späterlegung des Abschaltens der Abgasbremse als adaptiver Versatzwert (EBAoff) in einem nicht-flüchtigen Speicher im Steuergerät des Schaltsystems zur Bestimmung des Abschaltpunkts der Abgasbremse bei den nachfolgenden Schaltvorgängen gespeichert wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschalten der Abgasbremse (EBoff) motordrehzahlabhängig als Funktion von zumindest der momentanen Motordrehzahl (n₂, der für den nächsten Gang synchronen Motordrehzahl (n₁), der Zeitableitung des Drehzahlfehlers ((d(n₂-n₁ )/dt), der Beschleunigung (a) des Fahrzeugs, der Einschaltdauer der Abgasbremse (EBt) sowie des adaptiven Versatzwertes (EBAoff) auf die Weise erfolgt, daß EBoff= f(n₁, n₂, e, a, EBt) + EBAoff.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Adaptierung des Abschaltens der Abgasbremse erfolgt, wenn die Motordrehzahl beim Einlegen des nächsten höheren Gangs außerhalb vorgegebener Grenzen relativ zur für diesen Gang synchronen Drehzahl.
Heraufschaltvorgangs eingeschaltet wird, um die Motordrehzahl (n₂) auf die für den nächsten höheren Gang synchrone Drehzahl (n₁) zu senken, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (12) folgendes umfaßt:
  • - Mittel (12, 46) zur Bestimmung der für den nächsten Gang synchronen Motordrehzahl (n₁) anhand der Übersetzung (i) im Getriebe und der Drehzahl (nµt) an der Abtriebswelle des Getriebes;
  • - Mittel (12, 15) zum Abschalten der Abgasbremse (58) in Abhängigkeit von der momentanen Motordrehzahl auf einem motorparameterabhängigen (n₁, n₂, e, a, EBt) Niveau über der synchronen Motordrehzahl (n₁);
  • - einen nicht-flüchtigen Speicher (57) zur Speicherung von:
  • - teils einem Korrekturwert (EBAoff) für den Abschaltpunkt der Abgasbremse;
  • - teils einem vorgegebenen Intervall (Xmin, Xmax), in dem die Motordrehzahl (n₂) unter die synchrone Drehzahl (n₁) absinken darf;
  • - Mittel (12, 97, 98) zur Einstellung des Korrekturwertes (EBAoff), so daß der Abschaltpunkt der Abgasbremse für die nachfolgenden Heraufschaltvorgänge vorverlegt werden, wenn die Motordrehzahl unter den unteren Grenzwert des vorgegebenen Intervalls absinkt, und der Abschaltpunkt der Abgasbremse für die nachfolgenden Heraufschaltvorgänge spätergelegt werden, wenn die Motordrehzahl nicht auf ein Niveau im vorgegebenen Intervall oder unter den unteren Grenzwert des vorgegebenen Intervalls absinkt.
5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Adaptierung nicht erfolgt, wenn die Motordrehzahl beim Einlegen des nächsten höheren Gangs innerhalb vorgegebener Drehzahl grenzen (Xmax, Xmin) unter der für diesen Gang synchronen Drehzahl liegt, wodurch eine Adaptierung des Einschaltens der Abgasbremse erfolgt, so daß das Erreichen eines optimalen Einschwingverlaufes mit einer Drehzahlabsenkung unter die synchrone Drehzahl innerhalb der vorgegebenen Grenzen (Xmax, Xmin) angestrebt wird.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den vorgegebe­ nen Drehzahlgrenzen (Xmax, Xmin) um feste und sowohl vom momentanen Gangschritt als auch von der Größe des Gangschrittes unabhängige Werte handelt und diese Drehzahlgren­ zen um in der Größenordnung zwischen 15/min (Xmin) und 50/min (Xmax) unter der für den nächsten Gang synchronen Drehzahl liegen.
7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Absinken der Motordrehzahl unter die für den nächsten Gang synchrone Drehzahl um mehr als einen vorgegebenen Wert (Xmax) eine Korrektur des Abschaltens der Abgasbremse so erfolgt, daß dieses Abschalten um einen vorgegebenen Wert (EBoffADJinc) vorverlegt wird.
8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Absinken der Motordrehzahl unter die für den nächsten Gang synchrone Drehzahl um weniger als einen vorgegebenen Wert (Xmin) oder bei Nichtabsinken der Motordrehzahl unter die für den nächsten Gang synchrone Drehzahl eine Korrektur des Abschaltens der Abgasbremse so erfolgt, daß dieses Abschalten um einen vorgegebenen Wert (EBoffADJdec) spätergelegt wird.
9. Anordnung zur Steuerung der Ausführung automatischer Heraufschaltvorgänge in computergestützten Schaltsystemen für mechanische Schrittgetriebe in Kraftfahrzeugen mit Aus- und Einlegen der Gänge durch Servogeräte im Getriebe und bei gleichzeitiger Motorre­ gelung (Motormanagement) in Übereinstimmung mit im Steuergerät (12) des Schaltsystems gespeicherten Programmen in Abhängigkeit von durch das Steuergerät detektierten Fahr­ zeugparametem sowie mit zumindest einem zur Erfassung der Drehzahl des Fahrzeugmotors (40) durch einen hierfür angeordneten Drehzahlgeber (47), wobei eine im Abgassystem des Motors (40) angeordnete Abgasbremse (58) durch das Steuergerät (12) während des Heraufschaltvorgangs eingeschaltet wird, um die Motordrehzahl (n₂) auf die für den nächsten höheren Gang synchrone Drehzahl (n₁) zu senken, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (12) folgendes umfaßt:
  • - Mittel (12, 46) zur Bestimmung der für den nächsten Gang synchronen Motordrehzahl (n₁) anhand der Übersetzung (i) im Getriebe und der Drehzahl (nut) an der Abtriebswelle des Getriebes;
  • - Mittel (12, 15) zum Abschalten der Abgasbremse (58) in Abhängigkeit von der momentanen Motordrehzahl auf einem motorparameterabhängigen (n₁, n₂, e, a, EBt) Niveau über der synchronen Motordrehzahl (n₁);
  • - einen nicht-flüchtigen Speicher (57) zur Speicherung von:
    • - teils einem Korrekturwert (EBAoff) für den Abschaltpunkt der Abgasbremse;
    • - teils einem vorgegebenen Intervall (Xmin-Xmax), in dem die
  • Motordrehzahl (n₂) unter die synchrone Drehzahl (n₁) absinken darf;
  • - Mittel (12, 97, 98) zur Einstellung des Korrekturwertes (EBAoff), so daß der Abschaltpunkt der Abgasbremse für die nachfolgenden Heraufschaltvorgänge vorverlegt werden, wenn die Motordrehzahl unter den unteren Grenzwert des vorgegebenen Intervalls absinkt, und der Abschaltpunkt der Abgasbremse für die nachfolgenden Heraufschaltvorgänge spätergelegt werden, wenn die Motordrehzahl nicht auf ein Niveau im vorgegebenen Intervall oder unter den unteren Grenzwert des vorgegebenen Intervalls absinkt.
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